微波-Fenton对沼液中抗生素和激素的高级氧化

采用微波强化Fenton氧化处理系统,研究H2O2浓度、Fe2+浓度、初始pH、微波辐射时间和微波辐射功率对沼液中喹乙醇、土霉素、四环素及金霉素降解效果的影响.结果发现,采用微波强化Fenton氧化降解沼液中抗生素与激素的最优条件是:H2O2浓度为40 mg/L、Fe2+浓度为12 mg/L、初始pH为4、微波辐射时间为2 min、微波辐射功率为中火(445W),沼液中喹乙醇、土霉素、四环素、金霉素和COD的去除率分别达到67％、93％、91％、88％和46％.在水浴条件下,与单独微波辐射和单独Fenton相比,微波强化Fenton氧化有明显的优越性.     

微电解-电极-SBBR组合工艺处理沼液

研究以集中型沼液为对象,考察了微电解-电极-SBBR组合工艺的处理效果。研究结果表明,在常温条件下,铁炭微电解反应按照推荐的反应参数的条件(曝气量为15.0 L/(min·L)、初始pH值为4、Fe/C为2:1、HRT为2.5 h、反应级数为3级),电极-SBBR采用瞬时进水、厌氧1.0 h、曝气4.0 h(通电)、缺氧/厌氧2.0 h(通电)、出水、闲置的运行工序。在反应器稳定运行的条件下,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、固体悬浮物(SS)的平均去除率分别为92.2%、93.5%、93.2%和98.4%。出水的COD、NH4+-N、TP和SS的浓度能够达到《畜禽养殖行业污染物排放标准》(GB 18596-2001)的要求。     

沼液培养小球藻生产油脂的研究

为了节约微藻生物柴油的生产成本,用沼液作为小球藻生长的培养基,可以得到微藻油脂,还可以净化沼液,从而起到了防治环境污染的作用。研究小球藻在不同浓度沼液(25%、50%、75%和100%沼液浓度)中生长和油脂积累情况,结果表明小球藻在各低浓度沼液(25%、50%沼液浓度)中能很好地生长,延滞期较短,而在高浓度沼液(75%、100%沼液浓度)中,延滞期较长,并且50%浓度沼液培养的小球藻总油脂含量最高。因此选取50%浓度沼液作为小球藻的基本培养基,研究了在50%浓度沼液中,小球藻在不同接种量、光照强度、光暗周期、初始pH条件下的生长和油脂积累情况。得出最适小球藻生长和油脂积累的条件是接种OD值1.023左右、光强4 000 lx、光暗周期20∶4、初始pH值为7.0。     

竹炭-微生物联合法对沼液中氨氮的去除

采用竹炭-微生物联合法,考察了竹炭用量、菌液用量、进水氨氮浓度、pH、DO、HRT等因素对氨氮废水处理效果的影响;同时采用对比实验,初步探讨了竹炭-微生物联合法处理沼液的作用机理。结果表明,竹炭-微生物法去除沼液氨氮的最优条件推荐为:竹炭用量30 g/L,微生物活性液用量3%,pH 7.0～8.0,DO为2 mg/L,HRT为48 h。竹炭-微生物法对沼液氨氮的去除过程可用一级反应动力学模型C=272.56e-0.0148描述,其去除效果来源于竹炭吸附和生物降解的协同作用,协同程度为48.45%。     

臭氧氧化处理养猪场厌氧沼液

实验在MAP沉淀处理的基础上,采用臭氧氧化技术对养猪场厌氧沼液进行处理。研究了氧化过程中臭氧的投加量、反应时间对沼液pH、COD和UV254的去除效果、沼液可生化性、氮形态转化的影响。结果表明,在臭氧氧化过程中,随着反应时间的延长,沼液pH呈逐渐下降的趋势。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为40 min时,COD和UV254去除率达到最大,分别为21.7%和60%。此外,臭氧氧化能把BOD5/COD的比值从0.24提高为0.41,有效提高了沼液的可生化性。在臭氧投加量为6 mg/L、反应时间为2 h时,TN的浓度基本维持在370~410 mg/L之间,氨氮浓度随时间呈现先升高后降低的变化趋势,且最终维持在132.7 mg/L,然而,硝态氮浓度反而升高了近一倍,由此可见,臭氧氧化不能完全脱氮,只能使氮从一种形态转化为另一种形态。     

厌氧发酵系统中回流沼液的产甲烷活性研究

为确定两阶段厌氧发酵系统合理的污泥回流时段,对厌氧发酵系统排出沼液产甲烷活性进行了研究。通过对这些沼液在后储罐放置的不同天数(0~5 d)测定其不同的活性,用间歇实验方法测定最大比产甲烷活性(Um ax.CH4)作为厌氧污泥的产甲烷活性指标。结果表明,排出的沼液产甲烷活性在不同的时间段有所不同,经实验得出沼液放置第2 d时的产甲烷活性最高,从而确定该两阶段厌氧发酵系统排出污泥合理的回流时段应该是沼液进入后储罐的第2 d。进而为在线活性污泥与后储罐最佳活性时段污泥混合的污泥回流工艺提供理论依据。     

猪场沼液处理过程中溶解性有机质的光谱学特征

猪场沼液无序排放会导致严重的水环境问题,探索猪场沼液处理过程中有机物变化的检测方法,可以为养殖废水处理和排放管控提供技术支撑。利用三维荧光光谱法和紫外—可见分光光度法对猪场沼液处理过程中溶解性有机物(DOM)的光学参数进行分析。结果表明:猪场沼液DOM的三维荧光图谱显示其主要存在类腐殖质、类色氨酸和类酪氨酸3类物质,以类腐殖质物质为主;经AO处理后猪场沼液中的类色氨酸物质部分转化为类酪氨酸物质;经序批式生物膜反应器(SBBR,由SBBR1和SBBR2组成)工艺处理后,类色氨物质全部被分解转化。猪场沼液经SBBR2和氧化塘处理后,DOM浓度和各荧光组分含量有所升高,需要进一步调试优化。DOM在254nm处的光吸收系数(A254)、各特征荧光峰强度以及特征荧光峰总强度与TN、溶解性有机碳(DOC)均具有显著正相关性,因此利用猪场沼液DOM的光谱学特征,不仅可以指示废水中DOM成分的转化状况,也可作为判断工艺流程处理效果的依据,还能较好地表征TN和DOC,具有广泛的应用前景。     

序批式膜生物反应器处理猪场沼液中氮的影响因素研究

猪场沼液具有高氨氮、低碳氮比(C/N)和脱氮难度大等特点,实验采用序批式膜生物反应器进行处理。结果表明,为达到较好的脱氮效果,进水COD宜控制在800~1 000mg/L;NH3-N为800mg/L时不会抑制硝化反应,C/N越高脱氮效果越好,C/N从8下降到1时,TN去除率由82.2%下降为16.7%;pH为8.5时脱氮效果最佳;夏天(进水水温25℃)脱氮效果优于冬天(进水水温13℃),TN去除率分别为93.13%、81.31%,进水水温在10~30℃时,进水水温越高脱氮效果越好。     

不同基质人工湿地去除猪场沼液中氨氮性能

以猪场沼液为研究对象,通过等温吸附实验研究沸石、铁粉、硅藻土、煤渣、石英砂5种基质对氨氮的等温吸附特征,并采用一级和准二级动力学方程分析吸附动力学过程。根据实验结果选取沸石和石英砂基质构建4种不同类型的人工湿地单元对比研究猪场沼液中氨氮的处理效果。结果表明,5种基质对氨氮的吸附适合用Langmuir等温吸附方程描述,沸石对氨氮的吸附能力最强,其最大吸附量达1.049 8mg/g。从相关系数(R2)分析,准二级动力学方程能更好描述各种基质对氨氮的吸附动力学过程。沸石的平衡吸附量最大,为1.719 0mg/g。沸石-垂直潜流人工湿地单元在构建的4种人工湿地单元中对猪场沼液氨氮处理效果最好,且对高浓度沼液的抗冲击能力最强。     

不同沸石材料对沼液中磷素静态吸附去除

集中型沼液磷含量较高,处理不当极易造成二次污染。为了寻找高效磷吸附基质,以天然斜发沸石(TRF)、微波与氯化钠联合改性沸石(WLF)、CPB改性沸石(CPBF)、微米级(WF)及亚微米级(YWF)2种粉煤灰合成沸石为研究对象,对磷的热力学吸附解吸以及动力学进行研究,并对影响沼液中磷吸附的温度,沸石投加量、pH等因素进行探讨。结果表明,在投加量为10 g/100 mL时,TRF、WLF、CPBF、YWF、WF 5种沸石材料对实际沼液磷去除率分别达到24.24%、22.45%、28.56%、48.63%、40.22%;在15～35℃范围内,温度的升高有利于除CPBF以外的其他4种沸石材料对沼液磷的吸附;在pH从3.5～10.5的变化范围内,YWF、WF对沼液磷的吸附量变化幅度要大于其他沸石材料。与其他3种沸石材料相比,2种粉煤灰合成沸石具有更高的磷吸附量和吸附速率以及更低的解吸率,因此具有较大的沼液除磷优势,是优良的吸附材料。     

小球藻(Chlorella vulgaris)净化沼液和提纯沼气

为了研究同时提纯沼气和净化沼液的可能,利用沼液作为小球藻(Chlorella vulgaris)的培养基,同时把沼气中的CO2作为小球藻培养的碳源。在无菌培养条件下,得出了最适生长条件为沼液浓度50%、初始pH值6.0、接种小球藻干重为0.20 mg/mL、光质为红光。在此条件下沼液中的COD、TN、TP和BOD5的去除率分别达到了88.5%、91.2%、95.3%和87.6%,沼气中甲烷含量由原先的40%提升到60.2%。很好地同时解决了沼气品质低下和高浓度污染物沼液污染环境的问题。     

光合细菌利用沼液废水制氢的影响因素

沼液资源化利用将是未来热点问题,首次尝试研究利用光合细菌处理沼液废水的产氢工艺条件,探讨反应预处理时间、光照度、温度、沼液的pH值和接种量因素对光合细菌产氢过程的影响。结果表明,在光照厌氧的条件下,光合细菌产氢的最佳工艺条件为:温度35℃,光照度1 000 lux,pH值9,接种量50%,反应预处理时间24 h,最大产氢量达到500mL/(200 mL沼液),对进一步研究开发光合细菌处理沼液废水和产氢有重要的参考价值。     

观赏植物对沼液的净化效果

为研究观赏植物对沼液的净化能力,以滴水观音、水仙、红掌、白掌、万年青、绿萝、风信子为研究对象,通过沼液水培实验,对比分析了不同植物的生长特性及其对污染物的去除效果。结果表明,万年青、白掌、红掌和滴水观音的相对生长量和适应能力明显优于其他植物;随着处理时间的延长,大部分植物对COD的去除率呈增加趋势,最终达80%左右;在处理时间为7 d时,红掌、白掌和万年青对TN的去除率均达到80%以上;7种植物对沼液中TP的去除率在整个水培期间均未超过60%。各植物对污染物的去除效果均显著优于空白组 (pp<0.05)。实验表明,万年青、红掌、白掌可作为处理沼液的备选观赏植物。     

玉米秸秆滤料对猪粪发酵沼液过滤效果

悬浮物含量高是沼液在使用滴灌或膜浓缩处理过程中最主要的技术障碍,因此,如何去除其中的悬浮物是保证沼液能否更好后续资源化利用的关键。为了探索玉米秸秆作为一种预过滤材料对猪粪发酵沼液的过滤效果,通过将玉米秸秆按不同粒径、不同填充方式进行装柱,测定过滤前后液体的悬浮物(SS)、pH值、电导率(EC)、化学需氧量(COD)、总氮(total nitrogen,TN)、总磷(TP)、总钾(TK)等指标的变化,比较玉米秸秆在不同装填方式下的综合过滤能力。滤柱的运行条件设置为:内径10 cm,装填高度85 cm,沼液进水流量5 L/h。结果表明,上粗下细玉米秸秆自然堆放(JG50+JG20)在单周期总运行时间、单周期总处理水量以及悬浮物(SS)的去除方面均有较好的表现,其中,单周期总运行时间可达到10~14 h,单周期总处理水量为56.65 L,SS去除率可达到60%以上,COD去除率在50%左右。沼液中的氮素主要分布在液相中,过滤后TN的去除率约为10%~15%。玉米秸秆作为过滤材料,在过滤过程中沼液可将其中的K+浸提溶出,提高滤出液的养分含量,且滤出液K+与EC具有高度相关性,相关系数 > 0.8。该实验验证了玉米秸秆作为沼液预过滤材料的可行性,并为后续进行精密过滤、组合过滤提供了参考。     

净化剂对猪场沼液中COD的去除及其应用条件的响应面优化

利用活性炭为载体结合微生物菌株制备畜禽养殖厌氧污水(即沼液)净化剂,选取净化剂的投加量、沼液的水力停留期(HRT)和温度这3个主要影响因素,以COD降解率、BOD5降解率作为应用过程响应指标,运用响应面法(RSM)优化沼液净化剂应用条件。随着沼液水力停留期的延长,COD降解率随之升高,而BOD5降解率随之降低,采用Design-expert软件设计响应面实验可以得到两者共同的优化条件。结果表明,沼液净化剂最佳应用条件为:净化剂投加量为11 g/L、水力停留期为3.26 d、温度为26.4℃,在此条件下,利用净化剂去除沼液中COD、BOD5,沼液中COD、BOD5降解率分别为85.6%和80.3%,该研究为净化剂的应用推广提供理论参数。